DE102018108443A1 - Internal combustion engine and modular system for an internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Brennkraftmaschine (10), mit einem Zylinderkurbelgehäuse (11), in dem eine Kurbelwelle (12) gelagert ist; mit mindestens einer mehrere Zylinder (13) aufweisenden Zylinderbank (14), wobei jeder Zylinder (13) einen Zylinderkopf mit mindestens einem Einlassventil für Ladeluft und mit mindestens einem Auslassventil für Abgas aufweist; mit einem Ventiltrieb zur Betätigung des oder jedes Einlassventils für Ladeluft des jeweiligen Zylinders (13) und zur Betätigung des oder jedes Auslassventils für Abgas des jeweiligen Zylinders (13); mit einem Kraftstoffversorgungssystem (15) zur Versorgung der Zylinder (13) mit Kraftstoff; wobei das Kraftstoffversorgungssystem (15) der Brennkraftmaschine (10) in Modulbauweise ausgeführt ist, derart, dass je Zylinderbank (14) mindestens ein Pumpenmodul (16) am Zylinderkurbelgehäuse (11) befestigt ist, wobei das jeweilige Pumpenmodul (16) ein Gehäuse (17), mehrere von dem Gehäuse (17) aufgenommen Steckpumpen (18) und eine Nockenwelle (19) aufweist, die je zu betätigender Steckpumpe (18) jeweils mindestens einen Nocken umfasst, und wobei das jeweilige Pumpenmodul (16), nämlich die Nockenwelle (19) desselben, ausgehend von der Kurbelwelle (12) über einen Rädertrieb (21) und eine Antriebswelle (22) antreibbar ist. Internal combustion engine (10), with a cylinder crankcase (11) in which a crankshaft (12) is mounted; at least one cylinder bank (14) having a plurality of cylinders (13), each cylinder (13) having a cylinder head with at least one charge air intake valve and at least one exhaust gas exhaust valve; with a valvetrain for actuating the or each intake valve for charge air of the respective cylinder (13) and for actuating the or each exhaust valve for the respective cylinder (13); a fuel supply system (15) for supplying the cylinders (13) with fuel; wherein the fuel supply system (15) of the internal combustion engine (10) is designed in a modular manner such that at least one pump module (16) is attached to the cylinder crankcase (11) per cylinder bank (14), the respective pump module (16) comprising a housing (17). , a plurality of plug-in pumps (18) accommodated by the housing (17) and a camshaft (19) each comprising at least one cam per actuatable plug-in pump (18), and the respective pump module (16), namely the camshaft (19) of the same, starting from the crankshaft (12) via a gear drive (21) and a drive shaft (22) is drivable.
Description
Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Baukastensystem für eine Brennkraftmaschine.The invention relates to an internal combustion engine. Furthermore, the invention relates to a modular system for an internal combustion engine.
Die hier vorliegende Erfindung betrifft insbesondere den Bereich sogenannter Großmotoren bzw. Großbrennkraftmaschinen, deren Zylinder Kolbendurchmesser von mehr als 140 mm, insbesondere von mehr als 175 mm, aufweisen. Bei solchen Großbrennkraftmaschinen handelt es sich zum Beispiel um Schiffsdieselbrennkraftmaschinen oder Gasmotoren.The present invention relates in particular to the field of so-called large engines or large combustion engines whose cylinders have piston diameters of more than 140 mm, in particular more than 175 mm. Such large internal combustion engines are, for example, marine diesel engines or gas engines.
Bislang handelt es sich bei Großbrennkraftmaschinen immer um individuell auf einen definierten Einsatzzweck und definierte Anforderungen konstruierte Brennkraftmaschinen. Soll eine Großbrennkraftmaschine neu entwickelt werden, so werden in der Regel sämtliche Baugruppen derselben einer Neuentwicklung unterzogen.Until now, large combustion engines have always been individually designed for a defined purpose of use and defined requirements have been designed internal combustion engines. If a large internal combustion engine to be redeveloped, as a rule, all components of the same are subjected to a new development.
Bislang wird bei einer Neuentwicklung einer Großbrennkraftmaschine nicht auf bestehende Komponenten bereits bestehender Großbrennkraftmaschinen zugegriffen, um so weit wie möglich erprobte Komponenten unverändert weiter zu nutzen. Dies ist von Nachteil.So far, in a new development of a large internal combustion engine is not accessed on existing components of existing large combustion engines in order to continue to use as much as possible proven components unchanged. This is a disadvantage.
Hievon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine neuartige Brennkraftmaschine zu schaffen.On this basis, the invention is based on the object to provide a novel internal combustion engine.
Diese Aufgabe wird durch eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 1 gelöst.This object is achieved by an internal combustion engine according to
Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine weist ein Zylinderkurbelgehäuse auf, in dem eine Kurbelwelle gelagert ist.The internal combustion engine according to the invention has a cylinder crankcase, in which a crankshaft is mounted.
Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine weist mindestens eine mehrere Zylinder aufweisende Zylinderbank auf, wobei jeder Zylinder einen Zylinderkopf mit mindestens einem Einlassventil für Ladeluft und mit mindestens einem Auslassventil für Abgas aufweist.The internal combustion engine according to the invention has at least one cylinder bank having a plurality of cylinders, wherein each cylinder has a cylinder head with at least one inlet valve for charge air and with at least one outlet valve for exhaust gas.
Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine weist einen Ventiltrieb zur Betätigung des oder jedes Einlassventils für Ladeluft des jeweiligen Zylinders und zur Betätigung des oder jedes Auslassventils für Abgas des jeweiligen Zylinders aus.The internal combustion engine according to the invention comprises a valve train for actuating the or each intake valve for charge air of the respective cylinder and for actuating the or each exhaust valve for exhaust gas of the respective cylinder.
Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine weist ein Kraftstoffversorgungssystem zur Versorgung der Zylinder mit Kraftstoff, wobei das Kraftstoffversorgungssystem der Brennkraftmaschine in Modulbauweise ausgeführt ist, derart, dass je Zylinderbank mindestens ein Pumpenmodul am Zylinderkurbelgehäuse befestigt ist, wobei das jeweilige Pumpenmodul ein Gehäuse, mehrere von dem Gehäuse aufgenommene Steckpumpen und eine Nockenwelle aufweist, die je zu betätigender Steckpumpe jeweils mindestens einen Nocken umfasst, und wobei das jeweilige Pumpenmodul, nämlich die Nockenwelle desselben, ausgehend von der Kurbelwelle über einen Rädertrieb und eine Antriebswelle antreibbar ist.The internal combustion engine according to the invention comprises a fuel supply system for supplying the cylinders with fuel, wherein the fuel supply system of the internal combustion engine is designed in modular construction, such that each cylinder bank at least one pump module is attached to the cylinder crankcase, wherein the respective pump module comprises a housing, a plurality of plug-in pumps and a camshaft each comprising at least one cam per actuatable plug pump, and wherein the respective pump module, namely the camshaft thereof, starting from the crankshaft via a gear drive and a drive shaft is drivable.
Eine solche Brennkraftmaschine, bei welcher Pumpenmodule des in Modulbauweise ausgeführten Kraftstoffversorgungssystems in einem Gehäuse des Pumpenmoduls mehrere Steckpumpen aufnehmen, nutzt Pumpenmodule, die für unterschiedliche Bauarten bzw. Ausführungen einer Brennkraftmaschine als Gleichteile ausgeführt sind. Die Nutzung solcher Gleichteile vereinfacht die Neuentwicklung von Brennkraftmaschinen, da auf bereits verfügbare und getestete Komponenten zugegriffen werden kann. In unterschiedlichsten Ausführungen einer Brennkraftmaschine können die Pumpenmodule als Gleichteile genutzt werden, ohne dass eine Neuentwicklung derselben erforderlich ist.Such an internal combustion engine, in which pump modules of the modular fuel supply system in a housing of the pump module accommodate a plurality of plug-in pumps, uses pump modules that are designed for different types or versions of an internal combustion engine as equal parts. The use of such common parts simplifies the development of new internal combustion engines, since already available and tested components can be accessed. In most different embodiments of an internal combustion engine, the pump modules can be used as equal parts, without a new development of the same is required.
Nach einer ersten Variante der Erfindung ist das Kraftstoffversorgungssystem ein Common-Rail Kraftstoffversorgungssystem, wobei je Zylinderbank ein einziges Pumpenmodul am Zylinderkurbelgehäuse befestigt ist, wobei die Steckpumpen des Pumpenmoduls als Common-Rail Steckpumpen ausgebildet sind, und wobei die Nockenwelle des Pumpenmoduls je zu betätigender Common-Rail Steckpumpe jeweils mehrere Nocken umfasst. Auf diese Art und Weise lässt sich eine Brennkraftmaschine mit einem Common-Rail-Kraftstoffversorgungssystem einfach aufbauen, nämlich unter Zugriff auf entsprechende Pumpenmodule mit Common-Rail-Steckpumpen.According to a first variant of the invention, the fuel supply system is a common rail fuel supply system, wherein each cylinder bank a single pump module is attached to the cylinder crankcase, wherein the plug pumps of the pump module are designed as common rail plug-in pumps, and wherein the camshaft of the pump module depending operable common Rail plug-in pump each comprises a plurality of cams. In this way, an internal combustion engine with a common rail fuel supply system can be easily set up, namely by accessing corresponding pump modules with common rail plug-in pumps.
Nach einer zweiten Variante der Erfindung ist das Kraftstoffversorgungssystem ein Einzelpumpen Kraftstoffversorgungssystem, bei welchen die Anzahl der Steckpuppen je Zylinderbank der Anzahl der Zylinder je Zylinderbank entspricht, wobei je Zylinderbank mehrere Pumpenmodule am Zylinderkurbelgehäuse befestigt sind, wobei die Steckpumpen des jeweiligen Pumpenmoduls als Einzelsteckpumpen ausgebildet sind, und wobei die Nockenwelle des Pumpenmoduls je zu betätigender Einzelsteckpumpe jeweils einen einzigen Nocken umfasst. Die mehreren Pumpenmodule je Zylinderbank sind antriebseitig in Reihe geschaltet, derart, dass die Nockenwelle eines ersten Pumpenmoduls ausgehend von der Kurbelwelle über den Rädertrieb und die Antriebswelle antreibbar ist, und dass die Nockenwelle jedes weiteren Pumpenmoduls unter Zwischenschaltung des ersten Pumpenmoduls ausgehend von der Kurbelwelle über den Rädertrieb und die Antriebswelle antreibbar ist. Auf diese Art und Weise lässt sich eine Brennkraftmaschine mit einem Einzelpumpen Kraftstoffversorgungssystem einfach aufbauen, und zwar unter Zugriff auf entsprechende Pumpenmodule, die als Gleichteile ausgeführt sind und Einzelsteckpumpen nutzen.According to a second variant of the invention, the fuel supply system is a single pump fuel supply system in which the number of plug-in dolls per cylinder bank corresponds to the number of cylinders per cylinder bank, wherein each cylinder bank a plurality of pump modules are attached to the cylinder crankcase, wherein the plug-in pumps of the respective pump module are designed as Einzelsteckpumpen, and wherein the camshaft of the pump module per actuated single-stroke pump each comprises a single cam. The plurality of pump modules per cylinder bank are connected in series on the drive side, such that the camshaft of a first pump module is drivable from the crankshaft via the gear drive and the drive shaft, and that the camshaft of each further pump module with the interposition of the first pump module from the crankshaft via the Wheel drive and the drive shaft is driven. In this way, an internal combustion engine having a single pump fuel supply system can be easily constructed, namely with access to corresponding pump modules, which are designed as equal parts and use single-outlet pumps.
Ein erfindungsgemäßes Baukastensystem für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine ist in Anspruch 9 definiert.An inventive modular system for a valve train of an internal combustion engine is defined in claim 9.
Mit dem erfindungsgemäßen Baukastensystem kann unabhängig von der Zylinderzahl der Brennkraftmaschine sowie unabhängig vom Kraftstofftyp der Brennkraftmaschine auf Gleichteile zugegriffen werden. Dann, wenn die Brennkraftmaschine als Kraftstoff Diesel verbrennt, wird ein entsprechendes Kraftstoffversorgungssystem mit den Pumpenmodulen aufgebaut. Soll hingegen ein Gasmotor ausgebildet werden, so kann durch einfaches Weglassen der Pumpenmodule ein entsprechender Gasmotor aufgebaut werden. Unterschiedlichste Brennkraftmaschinen können dabei mit Vorratsmotoren in den letzten Montageschritten anwendungsspezifisch ausgeführt werden. Das Kraftstoffversorgungssystem mit den Pumpenmodulen hat keinen Einfluss auf die Motorgrundarchitektur, also auf das Zylinderkurbelgehäuse, Zylinderköpfe und Ventiltriebe. Mit dem Baukastensystem können sowohl Dieselbrennkraftmaschinen als auch Gasbrennkraftmaschinen aufgebaut werden, ohne dass Baugruppen von Gasbrennkraftmaschinen überdimensioniert sind, insbesondere Rädertriebe, Lager, Wellen und Gehäuse.With the modular system according to the invention can be accessed regardless of the number of cylinders of the internal combustion engine and regardless of the fuel type of the internal combustion engine on the same parts. Then, when the internal combustion engine burns diesel fuel, a corresponding fuel supply system is constructed with the pump modules. If, by contrast, a gas engine is to be formed, a corresponding gas engine can be constructed simply by omitting the pump modules. A wide variety of internal combustion engines can be designed application-specific with storage engines in the last assembly steps. The fuel supply system with the pump modules has no influence on the basic engine architecture, ie on the cylinder crankcase, cylinder heads and valve trains. With the modular system both diesel engine and gas engine can be constructed without assemblies of gas engine are oversized, especially gear drives, bearings, shafts and housing.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
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1 eine schematisierte Seitenansicht einer Zylinderbank ersten erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine mit Common-Rail Kraftstoffversorgungssystem; -
2 eine schematisierte Seitenansicht einer Zylinderbank zweiten erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine mit Common-Rail Kraftstoffversorgungssystem; -
3 eine schematisierte Seitenansicht einer Zylinderbank dritten erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine mit Common-Rail Kraftstoffversorgungssystem; -
4 eine schematisierte Seitenansicht einer Zylinderbank vierten erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine mit Common-Rail Kraftstoffversorgungssystem; -
5 eine schematisierte Seitenansicht einer Zylinderbank fünften erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine mit Common-Rail Kraftstoffversorgungssystem; -
6 eine schematisierte Seitenansicht einer Zylinderbank sechsten erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine mit Einzelpumpen Kraftstoffversorgungssystem; -
7 eine schematisierte Seitenansicht einer Zylinderbank siebten erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine mit Einzelpumpen Kraftstoffversorgungssystem; -
8 eine schematisierte Seitenansicht einer Zylinderbank achten erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine mit Einzelpumpen Kraftstoffversorgungssystem; -
9 eine schematisierte Seitenansicht einer Zylinderbank neunten erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine mit Einzelpumpen Kraftstoffversorgungssystem; -
10 eine schematisierte Seitenansicht einer Zylinderbank zehnten erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine mit Einzelpumpen Kraftstoffversorgungssystem; -
11 ein erstes Detail der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschinen; -
12 ein zweites Detail der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschinen.
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1 a schematic side view of a cylinder bank first internal combustion engine according to the invention with common rail fuel supply system; -
2 a schematic side view of a cylinder bank second internal combustion engine according to the invention with common rail fuel supply system; -
3 a schematic side view of a cylinder bank third internal combustion engine according to the invention with common rail fuel supply system; -
4 a schematic side view of a cylinder bank fourth internal combustion engine according to the invention with common rail fuel supply system; -
5 a schematic side view of a cylinder bank fifth internal combustion engine according to the invention with common rail fuel supply system; -
6 a schematic side view of a cylinder bank sixth internal combustion engine according to the invention with single pump fuel supply system; -
7 a schematic side view of a cylinder bank seventh internal combustion engine according to the invention with single pump fuel supply system; -
8th a schematic side view of a cylinder bank eighth engine according to the invention with single pump fuel supply system; -
9 a schematic side view of a cylinder bank ninth internal combustion engine according to the invention with single pump fuel supply system; -
10 a schematic side view of a cylinder bank tenth internal combustion engine according to the invention with single pump fuel supply system; -
11 a first detail of the internal combustion engine according to the invention; -
12 a second detail of the internal combustion engine according to the invention.
Die hier vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschinen in Baukastenform, bei welcher unabhängig von der konkreten Ausführung der Brennkraftmaschinen eine Vielzahl von Komponenten im Sinne eines Baukastensystems unverändert oder mit minimalen Anpassungen genutzt können. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Baukastensystem für eine solche Brennkraftmaschine. The present invention relates to an internal combustion engine in modular form, in which regardless of the specific embodiment of the internal combustion engine, a plurality of components in the sense of a modular system can be used unchanged or with minimal adjustments. Furthermore, the invention relates to a modular system for such an internal combustion engine.
Die Brennkraftmaschinen
Mit jedem Zylinder
Die Brennkraftmaschinen
Jede der in
Wie bereits ausgeführt, sind die Brennkraftmaschinen
Das Kraftstoffversorgungssystem
Bei den in den
Bei den Common-Rail-Brennkraftmaschinen der
Dann, wenn wie in
Wie oben bereits ausgeführt, erfolgt der Antrieb des jeweiligen Pumpenmoduls
Dann, wenn wie in
Dann, wenn wie in den Ausführungsbeispielen der
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Baukastensystem, mithilfe dessen Brennkraftmaschinen ohne die Notwendigkeit der Neukonstruktion von Komponenten der Brennkraftmaschine aufgebaut werden können, und zwar unter Bereitstellung sogenannter Vorratsmotoren, die erst in den letzten Montageschritten anwendungsspezifisch ausgeführt werden.The invention further relates to a modular system by means of which internal combustion engines can be constructed without the need for the redesign of components of the internal combustion engine, with the provision of so-called supply engines, which are executed application-specific only in the last assembly steps.
So umfasst das Baukastensystem mehrere Zylinderkurbelgehäuse, und zwar abhängig von der konkreten Bauform der Brennkraftmaschine in V-Bauweise oder R-Bauweise Zylinderkurbelgehäuse mit einer Zylinderbank
Ferner umfasst das Baukastensystem Zylinderköpfe für die Brennkraftmaschinen, wobei jeder Zylinderkopf für den jeweiligen Zylinder jeweils mindestens ein Einlassventil für Ladeluft und mindestens ein Auslassventil für Abgas aufweist. Optional können die Zylinderköpfe auch Kraftstoffinjektoren umfassen.Furthermore, the modular system comprises cylinder heads for the internal combustion engines, wherein each cylinder head for the respective cylinder has at least one charge valve for charge air and at least one exhaust valve for exhaust gas. Optionally, the cylinder heads may also include fuel injectors.
Das Baukastensystem verfügt darüber hinaus auch über Ventiltriebe für Brennkraftmaschinen. Die jeweiligen Ventiltriebe dienen der Betätigung des mindestens einen Einlassventils für Ladeluft des jeweiligen Zylinders und der Betätigung des mindestens einen Auslassventils für Abgas des jeweiligen Zylinders.The modular system also has valve trains for internal combustion engines. The respective valve trains are used to actuate the at least one intake valve for charge air of the respective cylinder and the actuation of the at least one exhaust valve of the respective cylinder.
Das Baukastensystem verfügt darüber hinaus auch über die oben beschriebenen Pumpenmodule
Die Auswahl des oder jedes Pumpenmoduls
Ferner umfasst das Baukastensystem den oben beschriebenen Rädertrieb
Bei den Brennkraftmaschinen
Mit der Erfindung kann unabhängig von der Zylinderzahl der Brennkraftmaschine sowie unabhängig vom Kraftstofftyp der Brennkraftmaschine auf Gleichteile zugegriffen werden. Dann, wenn die Brennkraftmaschine als Kraftstoff Diesel verbrennt, wird ein Kraftstoffversorgungssystem mit den Pumpenmodulen aufgebaut. Soll ein Gasmotor ausgebildet werden, so kann durch Weglassen der Pumpenmodule ein Gasmotor aufgebaut werden. Unterschiedlichste Brennkraftmaschinen können mit Vorratsmotoren in den letzten Montageschritten anwendungsspezifisch ausgeführt werden. Das Kraftstoffversorgungssystem mit den Pumpenmodulen hat keinen Einfluss auf die Motorgrundarchitektur, also auf das Zylinderkurbelgehäuse, Zylinderköpfe und Ventiltriebe. Es können sowohl Dieselbrennkraftmaschinen als auch Gasbrennkraftmaschinen aufgebaut werden, ohne dass Baugruppen überdimensioniert sind. Die Antriebswellen und Nockwellen für die Pumpenmodule
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- BrennkraftmaschineInternal combustion engine
- 1111
- Zylinderkurbelgehäusecylinder crankcase
- 11a11a
- Kupplungsseitecoupling side
- 11b11b
- KupplungsgegenseiteClutch opposite side
- 1212
- Kurbelwellecrankshaft
- 1313
- Zylindercylinder
- 1414
- Zylinderbankcylinder bank
- 1515
- KraftstoffversorgungssystemFuel Supply System
- 1616
- Pumpenmodulpump module
- 1717
- Gehäusecasing
- 1818
- Steckpumpeplug-in pump
- 1919
- Nockenwellecamshaft
- 2020
- Nockecam
- 2121
- Rädertriebgear drive
- 2222
- Antriebswelledrive shaft
- 2323
- Kurbelwellenradcrankshaft gear
- 2424
- Stufenradstep gear
- 24a24a
- erste Stufefirst stage
- 24b24b
- zweite Stufesecond step
- 2525
- Antriebsraddrive wheel
- 2626
- Flanschverbindungflange
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